连杆的形位精度与内燃机故障

杨瑞利

曲柄连杆机构是内燃机将热能转变为机械能的主要机构，是由汽缸体、汽缸盖、汽缸垫、活塞、活塞环、活塞销、连杆、曲轴及飞轮组成。良好的曲柄连杆机构工作时，只发出正常的工作声。如果制造质量差、维护不当、使用不当或使用过久等，均会使曲轴连杆机构发生故障。在曲轴连杆机构中，连杆的小端(内孔镶有铜套)通过活塞销与汽缸活塞连接,而另一端则通过连杆瓦与曲轴相连。内燃机工作的时候,连杆起到传递力的作用,它负责将汽缸作功的推力传到曲轴上,推动曲轴转动。由于柴油机各个汽缸的工作性质是呈周期性的,因此,连杆所承受的载荷必定也是呈周期性交替变化的。不容忽视的是,连杆的小端部分始终是工作在汽缸的热高温状态中,而且这种热高温状态也是随着汽缸的工作的变化而变化。既然连杆工作在如此复杂的环境中,那么连杆加工就必须有高精度的技术要求。也就是说连杆的形位精度和内燃机故障有着必然的联系。

连杆的平行度和扭曲度如果超差严重，将造成活塞敲缸。活塞敲缸是发动机工作时，活塞与汽缸壁碰撞发出的声响称为活塞敲缸。其现象是发动机怠速运转时，发出“当、当”有节奏的响声。敲缸的原因对连杆来说，与连杆的平行度和扭曲度 有直接的关系。一般情况下连杆的平行度不超过0.02/100mm,扭曲度不超过0.06/100mm。如果连杆的平行度误差较大时，连杆的小端和大端两轴线不平行，连杆大小端回转也不在同一平面内，这就造成连杆小端带着活塞销与活塞发生摆动，活塞换向时则会与气缸壁撞击而发出响声，出现敲缸现象。

连杆的两端面与连杆的对称中心平面的对称度也是造成内燃机故障的一项重要的形位精度。连杆的该项对称度要求一般来说不超过0.05mm，如果严重超差，将造成连杆断裂，使内燃机出现破坏性的后果。内燃机工作时，连杆作为中间传力部件受到来自活塞传递过来做功冲程的压应力，来自负载、摩擦、惯性力等应力的综合作用。如果对称度严重超差，连杆受力方向将偏离连杆中心平面，使连杆在承受拉压应力的同时，有增加一个弯曲力矩的作用。对于连杆来说，所受的综合应力是一种交变应力，当内燃机工作循环达到一定次数超过连杆的疲劳极限时，连杆就会断裂，内燃机就会出现严重故障。

总之，连杆的形位精度直接影响内燃机的使用效果，因此连杆加工必须按照连杆的加工要求严格控制。